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Sparkgaps - wann sinnvoll & wie gestalten?

Sparkgaps - wann sinnvoll & wie gestalten?

Beitragvon Thomas_H » Sa, 03.05.2008 21:39

Es wird √ľberlegt, sog. Sparkgaps (Funkensoll√ľberschlagstellen) ins Layout in der N√§he der Steckerpins aufzunehmen, um eine h√∂here ESD-Festigkeit zu erzielen. Nur: Funktionieren diese √ľberhaupt, wenn diesen Soll√ľberschlagstellen zwangsl√§ufig nieder- bis mittelimpedante Lasten (z.B. Kondensatoren, Widerst√§nde unter 10k) parallel geschaltet sind?

Und welches Sparkgap-Design ist am sinnvollsten? Der Abstand darf nicht zu klein gew√§hlt werden, bis 500V DC darf auf keinen Fall ein Funke √ľberschlagen (Designregel zur galvanischen Trennung). Aufgrund der Feldst√§rkekonzentration werden wohl 2 aufeinander zeigende Leiterbahn-Spitzen am ehesten Sinn machen. W√§re es sinnvoll, mehrere davon parallel zu schalten? Und welchen Einfluss haben Verzinnung oder L√∂tstopplack?
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Beitragvon Luc » Mo, 09.06.2008 09:02

Was die Frage nach der Funktion angeht, h√§ngt es davon ab, wie "schnell" die parallelgeschalteten Impedanzen sind. Der ESD- Einschlag setzt sich aus recht hochfrequenten Komponenten zusammen (Anstiegszeit < 1ns), da ist ein Kondensator aufgrund seiner parasit√§ren Induktivit√§ten (inkl. der Anschl√ľsse) mitunter schon recht langsam. Insofern k√∂nnte die Funkenstrecke durchaus z√ľnden.
Zwei aufeinander zeigende Spitzen sind sehr gebr√§uchlich. Eine Parallelschaltung kann die Lebensdauer (innerhalb der Zielwerte) verl√§ngern. √úber Verzinnung und L√∂tstopp kann ich nichts sagen, bei letzterem k√∂nnte ich mir aber einen sp√ľrbaren Einfluss gut vorstellen. Allerdings k√∂nnen Funkenstrecken schlechte Alterungseigenschaften haben, z.B. √Ąnderng der Z√ľndspannung durch Abbrand oder auch Staubansammlungen auf der Leiterplatte.
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Beitragvon Thomas_H » Di, 08.07.2008 13:36

Wir haben die Sparkgaps heute an einem Drehwinkelsensor mit ASIC ausprobiert, welches 1 kV HBM standhält. Die in Steckernähe befindlichen Sparkgaps hatten die Parameter:

halbrund, 2mm Durchmesser, 35¬Ķm Cu H√∂he
Abstand 150 ¬Ķm, jeweils gegen GND

Ein Pr√ľfling wurde mit 4 kV Luftentladungen in die einzelnen Leitungen beaufschlagt, der andere Pr√ľfling mit 15 kV Luftentladungen. Beide Pr√ľflinge bzw. ASIC sind nach einigen Entladungen ausgefallen, obwohl Funken√ľberschl√§ge an den Sparkgaps sichtbar waren. Die Platine war gefr√§st, die Sparkgaps frei von L√∂tzinn und L√∂tstopplack.

Ist das ASIC einfach zu empfindlich oder sind die Sparkgaps ung√ľnstig gestaltet? Spitze Sparkgaps wurden aufgrund von Fertigungstoleranzen und Abbrand verworfen.
Thomas_H
 
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